[发明专利]一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用，其特征在于：包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续均匀形成金属盐‑氧化石墨混合液；用碱性溶液调节金属盐‑氧化石墨混合液的pH至7～8.5，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体，煅烧反应，得所述光催化剂。得到的光催化剂大大了改善其光催化降解四环素的性能，且制备工艺简单，条件易控，制备过程绿色环保、成本低，适合大规模的生产。

技术领域

本发明属于磁性催化剂领域，具体涉及一种可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

过去几十年来，水污染已成为影响我们健康的严重的环境问题。为了有效去除水中的化学污染物(如抗生素残留物)，半导体介导的光催化技术由于其耗能低，环保而引起研究人员的广泛关注。目前，研究人员开发了各种用于水污染修复的光催化剂，如金属氧化物，金属硫化物，层状双金属氢氧化物，混合双金属氧化物等。在这些光催化剂中，作为新一代光催化剂的混合双金属氧化物(MMO)由于其独特的光学特性和良好的热稳定性而被认为是有前景的光催化材料。

目前，由于MMO的易团聚和电子-空穴对的快速重组，会造成其光催化活性降低，从而限制了其实际应用，且往往制备MMO工艺较为复杂，进一步限制了其工业化应用。因此，复合合适的载体，促进光生电子-空穴对的分离，抑制纳米颗粒的团聚，有效地改善MMO的光催化性能的同时，实现制备工艺简单、绿色环保，易于实现工业化应用是当前亟待解决的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的是实现工业化制备石墨烯基混合双金属氧化物复合光催化剂，克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，条件易控，制备过程绿色环保，制备成本低的复合光催化剂制备方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种可磁性分离的石墨烯基混合双金属氧化物光催化剂的制备方法，包括，将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，配制成浓度为14.7～49.2g/L的氧化石墨悬浮液；将硝酸锌和硝酸铁溶解于蒸馏水中形成金属盐溶液，其中，硝酸锌和硝酸铁的摩尔比为2:1，金属盐溶液中硝酸铁浓度为10.1g/L；将金属盐溶液加入氧化石墨悬浮液中，持续搅拌60min，形成金属盐-氧化石墨混合液，其中，以体积比计，金属盐溶液：氧化石墨悬浮液为1:1；用碱性溶液调节金属盐-氧化石墨混合液的pH至8～10，搅拌均匀后，25～40℃共沉淀反应12～18h，过滤，收集沉淀物，洗涤，干燥得到锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体；将锌铁双金属氢氧化物/氧化石墨烯前驱体置于管式炉中进行煅烧反应，得所述复合光催化剂。

作为本发明所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述将氧化石墨置于蒸馏水中进行超声分散处理，超声时间为10min，超声功率为250W，超声频率为40kHz。

作为本发明所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述碱性溶液，由氢氧化钠和碳酸钠组成，其摩尔比为2:1；其中，所述碱性溶液中氢氧化钠摩尔浓度为1mol/L。

作为本发明所述可磁性分离的石墨烯基锌铁混合双金属氧化物复合光催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：共沉淀反应，共沉淀反应温度为40℃，反应时间为12h。